同濟大學(xué)魏學(xué)哲：細數電動(dòng)汽車(chē)BMS的三個(gè)時(shí)代
日前，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“動(dòng)力電池：大市場(chǎng)VS‘小’問(wèn)題”主題沙龍在京舉行。與會(huì )嘉賓分別就動(dòng)力電池行業(yè)面臨的廣闊市場(chǎng)以及行業(yè)發(fā)展中存在的部分問(wèn)題展開(kāi)了細致、全面的討論。會(huì )上，同濟大學(xué)汽車(chē)學(xué)院副院長(cháng)魏學(xué)哲教授向與會(huì )嘉賓介紹了電動(dòng)汽車(chē)BMS的相關(guān)情況。
魏學(xué)哲介紹說(shuō)，應用到汽車(chē)上的不同電池，在不同的應用場(chǎng)合、不同的溫度、不同的生命周期階段，其特性是不一樣的，而且電池個(gè)體之間也會(huì )存在一些差異，這就需要對電池進(jìn)行管理，即BMS。從狹義上來(lái)講，BMS=電路+算法+軟件。
針對鋰離子電池的應用場(chǎng)景不同，魏學(xué)哲將BMS分為三個(gè)階段。他介紹說(shuō)，早期鋰離子電池主要應用于3C產(chǎn)品和電動(dòng)自行車(chē)，應用特點(diǎn)是規模小，功率、能量級別和成本都較低，對應用的容忍度較好。因此這個(gè)階段被魏學(xué)哲稱(chēng)為 “1.0時(shí)代”，BMS的關(guān)鍵詞是“保護”。這其中涉及到欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫等多個(gè)方面的保護，因此這一階段的BMS邏輯比較簡(jiǎn)單，僅通過(guò)硬件方面進(jìn)行解決。用魏學(xué)哲自己的話(huà)說(shuō)，“用低成本、簡(jiǎn)單粗暴的辦法解決應用問(wèn)題，實(shí)際上是把應用掩蓋起來(lái)了”。
進(jìn)入2.0時(shí)代，鋰離子電池的應用發(fā)展成為成百上千塊電池一同使用，典型的場(chǎng)景就是純電動(dòng)汽車(chē)。這時(shí)電池的特點(diǎn)是規模更大、更注重性能、壽命和安全性，單純的硬件設計已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足應用需求。因此，這一階段的關(guān)鍵詞是“估計”，包括對SOC、SOH、SOP等電池不同狀態(tài)的估計。這一階段的BMS已經(jīng)有了算法和軟件，通過(guò)測量電池的各種性能參數，估算狀態(tài)和參數，提高電池性能和安全性，延長(cháng)使用壽命?！霸谶@代電池管理系統里，實(shí)際上是對基礎和現實(shí)的和諧，再好的性能也受制于計算能力?！闭蛉绱?，魏學(xué)哲認為這一階段的BMS仍然沒(méi)有發(fā)揮最佳的管理能力。
而魏學(xué)哲口中的“3.0時(shí)代”，則是對未來(lái)的期望，當未來(lái)應用的電池變成成千上萬(wàn)塊的時(shí)候，BMS既要了解電池單體的性能，也要為電池的全生命周期服務(wù)，因此，他認為這一階段的關(guān)鍵詞應該是“數據”。未來(lái)的BMS，將會(huì )涉及到大量而細致的在線(xiàn)測量數據，同時(shí)還會(huì )涉及更高的計算能力、更精確的算法模型、更多的維度管理和更長(cháng)的生命后期。魏學(xué)哲認為，3.0時(shí)代將著(zhù)重于數據驅動(dòng)的算法，這個(gè)時(shí)代也被稱(chēng)之為技術(shù)對現實(shí)的適應，能夠真正反映電池本身的能力和整個(gè)應用的需求。在3.0時(shí)代，電池相關(guān)數據將涉及從開(kāi)發(fā)、制造到梯次利用、回收等各個(gè)環(huán)節，因此魏學(xué)哲建議電池企業(yè)應將這些數據進(jìn)行保存，這將對電池的設計、故障檢測、性能提升起到很大的幫助。
魏學(xué)哲也提到，在目前所處的BMS 2.0時(shí)代，一些電池企業(yè)進(jìn)行BMS設計還存在一些問(wèn)題。對于汽車(chē)行業(yè)而言，長(cháng)期的發(fā)展讓企業(yè)形成自成體系的工作方法，具有高度的工程化和嚴謹的流程，而電池行業(yè)由于發(fā)展時(shí)間較短，對這種流程體系認識不深。BMS與汽車(chē)密切相關(guān)，如果不按汽車(chē)行業(yè)這種固有的“方法論”開(kāi)發(fā)BMS，當汽車(chē)企業(yè)大規模進(jìn)入BMS領(lǐng)域時(shí)，電池企業(yè)很有可能被淘汰。
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